乳酸菌蛋白水解酶系統(tǒng)與發(fā)酵乳制品質(zhì)量相關(guān)性研究進(jìn)展

□ 馬萬(wàn)平 趙世偉 楊子燕 陳 敏 云南皇氏來(lái)思爾乳業(yè)有限公司

乳酸菌蛋白水解酶系統(tǒng)與發(fā)酵乳制品質(zhì)量相關(guān)性研究進(jìn)展

□ 馬萬(wàn)平 趙世偉 楊子燕 陳 敏 云南皇氏來(lái)思爾乳業(yè)有限公司

乳酸菌自身蛋白酶活性不僅直接關(guān)系著乳酸菌的生長(zhǎng)情況，同時(shí)也直接影響發(fā)酵乳的品質(zhì)與風(fēng)味。本文簡(jiǎn)單介紹乳酸菌蛋白水解系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了乳酸菌蛋白酶與發(fā)酵乳制品質(zhì)量的相關(guān)性，希望本文能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員的研究工作提供些許參考價(jià)值。

乳酸菌蛋白酶；發(fā)酵乳制品；質(zhì)量；研究

發(fā)酵乳的過(guò)程實(shí)際上乳成分的預(yù)消化過(guò)程，如蛋白質(zhì)降解、乳糖分解和磷含量的提高，相比于普通乳，其不僅有更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)還能夠顯著減小乳糖不耐癥產(chǎn)生的概率，有著一定程度益生功效。與此同時(shí)，通過(guò)發(fā)酵可以使乳制品形成特殊品質(zhì)，而凝乳便是發(fā)酵乳品質(zhì)的一種顯著特征。有研究表明，發(fā)酵乳的凝乳特性跟乳酸菌產(chǎn)酸能力和產(chǎn)酸速率有著密切的關(guān)系[1]。但是，產(chǎn)酸能力差異不大的乳酸菌，其凝乳的特征卻有著很大不同，這證明在整個(gè)凝乳過(guò)程中，凝乳特性與蛋白酶的性質(zhì)有很大關(guān)系。

1 乳酸菌蛋白的水解系統(tǒng)

就實(shí)際情況而言，乳酸菌之所以能夠在乳中生長(zhǎng)，是依靠蛋白水解系統(tǒng)對(duì)乳蛋白的降解作用，主要是依靠酪蛋白進(jìn)行生長(zhǎng)代謝。按照功能的不同，乳酸菌蛋白水解系統(tǒng)可以分成三部分：①胞外蛋白酶。其主要作用是將大分子的酪蛋白水解，生成多肽；②細(xì)胞質(zhì)膜。其位于細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移系統(tǒng)上，負(fù)責(zé)降解產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)；③肽酶。負(fù)責(zé)將細(xì)胞中的多肽進(jìn)行水解，產(chǎn)生自由氨基酸，這類氨基酸用于構(gòu)成蛋白質(zhì)，或用于代謝[2]。在最開始，是細(xì)胞壁上胞外蛋白酶負(fù)責(zé)對(duì)酪蛋白進(jìn)行降解的，同時(shí)生成大量的大分子寡肽；再之后，借助乳酸菌外肽酶，對(duì)酪蛋白進(jìn)行降解，以此來(lái)滿足其生長(zhǎng)所必需氨基酸；最終，細(xì)胞中的二肽酶、氨基肽酶和內(nèi)肽酶等眾多蛋白酶，將寡聚多肽進(jìn)而產(chǎn)生氨基酸，以滿足生長(zhǎng)代謝的需求。

就現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)看，①我國(guó)關(guān)于蛋白水解系統(tǒng)的相關(guān)研究比較先進(jìn)，已經(jīng)初步掌握大多數(shù)降解酪蛋白以及降解產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)必需的酶；②對(duì)瑞士乳桿菌、干酪乳桿菌以及德氏乳桿菌等乳桿菌屬的研究也已初步成形，但對(duì)其乳酸菌酪蛋白在降解過(guò)程中所產(chǎn)生的產(chǎn)物轉(zhuǎn)運(yùn)，并沒有進(jìn)行深入研究。同時(shí)，有研究表明，酪蛋白降解以及肽與氨基酸轉(zhuǎn)移系統(tǒng)在生物化學(xué)途徑上，相比于其他乳酸菌種屬并沒有差異。

2 乳酸菌蛋白酶與發(fā)酵乳制品質(zhì)量的相關(guān)性

2.1 蛋白水解酶對(duì)發(fā)酵制品風(fēng)味的影響

在發(fā)酵乳制品的生產(chǎn)、加工階段，蛋白水解作用是極其重要的一項(xiàng)生物化學(xué)環(huán)節(jié)，在奶酪的生產(chǎn)加工過(guò)程中，氨基酸作為特殊風(fēng)味化合物的前體，經(jīng)過(guò)酪蛋白水解作用產(chǎn)生的[3]。水解作用最先產(chǎn)生的是疏水性肽，積累起來(lái)會(huì)產(chǎn)生苦味，這是Gouda奶酪以及Cheddar奶酪在生產(chǎn)時(shí)比較重大的質(zhì)量問題，同時(shí)CEP蛋白酶所具有的特異性也在一定程度上影響著苦味肽的形成。除此之外，乳酸菌肽酶對(duì)苦味肽的降解有著重要作用，而這類肽對(duì)乳制品的質(zhì)量而言，影響十分重要，而利用食品級(jí)乳酸乳球菌菌株發(fā)酵產(chǎn)生的肽酶，則能夠顯著減小奶酪制品中的苦味[4]。除此之外，將pepN、penC等這類特定的基因片段實(shí)現(xiàn)表達(dá)，也可以顯著的改善Cheddar奶酪的口感質(zhì)量，增強(qiáng)游離氨基酸的水平。在奶酪的生產(chǎn)加工過(guò)程中，蛋白水解時(shí)的平衡性不僅影響奶酪的風(fēng)味，同時(shí)也是影響奶酪是否產(chǎn)生苦味的主要因素。一般來(lái)說(shuō)，游離氨基酸的重組對(duì)蛋白質(zhì)變成風(fēng)味物質(zhì)的形成速度有著極大關(guān)系。因此，控制蛋白降解系統(tǒng)，并不是加快奶酪風(fēng)味形成的關(guān)鍵[5]。通過(guò)相關(guān)研究可以得知，通過(guò)增強(qiáng)乳酸乳球菌蛋白水解能力，能夠使乳酪蛋白的水解作用顯著變快，從而縮短奶酪的成熟時(shí)期[6]。

2.2 菌體自溶的產(chǎn)生的各種酶對(duì)發(fā)酵的輔助發(fā)酵作用

乳酸菌菌體是除了蛋白水解系統(tǒng)有一定的影響，對(duì)發(fā)酵乳制品質(zhì)量有嚴(yán)重的影響。在乳制品的發(fā)酵后期，乳酸菌自溶會(huì)把自身的肽酶全部釋放，這是發(fā)酵乳制品形成特定風(fēng)味的基礎(chǔ)。而乳酸菌蛋白酶的位置、表達(dá)量以及自身特性等均對(duì)菌體的自溶性有著極大關(guān)系。從傳統(tǒng)發(fā)酵制品中可以分離出乳酸菌，這些乳酸菌在自溶率、肽酶活力以及蛋白水解度上有著一定的差異，菌體自溶釋放出的肽酶能夠在奶酪加工中起到輔助發(fā)酵劑的作用。相關(guān)研究表明，嗜熱鏈球菌蛋白酶的活性直接影響著高產(chǎn)酸的速度，而其高產(chǎn)酸的產(chǎn)生速度又與發(fā)酵乳的凝膠品質(zhì)有著重要聯(lián)系[7]。在酸奶的加工過(guò)程中，可以借助保加利亞乳桿菌蛋白水解菌株來(lái)減少發(fā)酵的時(shí)間，同時(shí)提高堅(jiān)實(shí)度。從流變學(xué)的層面來(lái)看，有限的蛋白水解可以顯著的將乳蛋白凝膠點(diǎn)pH值降低，在提高凝膠速率的同時(shí)，改善乳制品的凝膠過(guò)程。

通過(guò)上文敘述可知，乳酸菌蛋白的水解作用對(duì)高蛋白乳凝膠的形成以及穩(wěn)定程度有著直接影響。然而，關(guān)于乳酸菌蛋白酶與發(fā)酵乳的結(jié)構(gòu)是否有一定關(guān)系并不能確定。同時(shí)，同一種屬不同乳酸菌菌株具有不同的蛋白水解力，而蛋白水解力的不同則不會(huì)對(duì)發(fā)酵乳的凝膠情況產(chǎn)生明顯影響。其中，中等蛋白水解對(duì)提高發(fā)酵乳凝膠的硬度最有效，而發(fā)酵乳外表的黏度則會(huì)因?yàn)榈鞍姿饽芰Φ奶岣叨鴾p小。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，酪蛋白降解作用對(duì)發(fā)酵乳制品質(zhì)地以及風(fēng)味的形成有著十分重要的作用。在乳中生長(zhǎng)的過(guò)程中，保加利亞乳桿菌蛋白酶中的陰性菌株的生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陽(yáng)性菌株，只有陽(yáng)性菌株的22%。但是，嗜熱鏈球菌本身需要的氨基酸量比較小，也可以靠自身形成氨基酸，游離氨基酸與胎便可以滿足菌體生長(zhǎng)的實(shí)際需要，即嗜熱鏈球菌在保加利亞乳桿菌生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)需求要比在乳中生長(zhǎng)需要的多，這也證明了保加利亞乳桿菌具有較高的蛋白水解活性，而嗜熱鏈球菌蛋白水解力則比較有限。在乳制品當(dāng)中可以分離出很多乳酸菌，其中大部分乳酸菌均為多種氨基酸的缺陷體，乳中游離氨基酸與肽的數(shù)量比較少，并且在菌體的生長(zhǎng)過(guò)程中被消耗[8]。而乳酸菌在乳中成長(zhǎng)到高密度需要的全部氨基酸，酪蛋白中均含有。所以，酪蛋白水解作用直接關(guān)系著菌體的生長(zhǎng)。盡管乳酸菌有著比較弱的蛋白水解力，但一般情況下發(fā)酵乳制品的蛋白水解度會(huì)有一定差異，其水解度主要與保加利亞乳桿菌以及嗜熱鏈球菌在接種時(shí)的比例、時(shí)間以及培養(yǎng)溫度等有關(guān)?？偠灾萌樗峋鞍酌傅奶匦钥梢詢?yōu)化發(fā)酵乳生產(chǎn)，為提高發(fā)酵乳的品質(zhì)提供理論支持與基礎(chǔ)。

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趙世偉。